Catalytic reactions with palladium supported on mesocellular foam : Applications in hydrogenation, isomerization, and C-C bond forming reactions

The major part of this thesis concerns the development of catalytic methodologies based on palladium nanoparticles immobilized on aminopropyl-functionalized siliceous mesocellular foam (Pd0-AmP-MCF). The catalytic activity of the precursor to the nanocatalyst, PdII-AmP-MCF is also covered by this work. In the first part the application of Pd0-AmP-MCF in Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions and transfer hydrogenation of alkenes under microwave irradiation is described. Excellent reactivity was observed and a broad range of substrates were tolerated for both transformations. The Pd0-AmP-MCF exhibited high recyclability as well as low metal leaching in both cases. The aim of the second part was to evaluate the catalytic efficiency of the closely related PdII-AmP-MCF for cycloisomerization of various acetylenic acids. The catalyst was able to promote formation of lactones under mild conditions using catalyst loadings of 0.3 - 0.5 mol% at temperatures of up to 50 oC in the presence of Et3N. By adding 1,4-benzoquinone to the reaction, the catalyst could be recycled four times without any observable decrease in the activity. The selective arylation of indoles at the C-2 position using Pd-AmP-MCF and symmetric diaryliodonium salts is presented in the third part. These studies revealed that Pd0-AmP-MCF was more effective than PdII-AmP-MCF for this transformation. Variously substituted indoles as well as diaryliodonium salts were tolerated, giving arylated indoles in high yields within 15 h at 20 - 50 oC in H2O. Only very small amounts of Pd leaching were observed and in this case the catalyst exhibited moderate recyclability. The final part of the thesis describes the selective hydrogenation of the C=C in different α,β-unsaturated systems. The double bond was efficiently hydrogenated in high yields both under batch and continuous-flow conditions. High recyclability and low metal leaching were observed in both cases.

Development of Imaging Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biological and Clinically Relevant Applications

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur.

Treatment of phenanthrene and benzene using microbial fuel cells operated continuously for possible in situ and ex situ applications

Bioelectrochemical systems could have potential for bioremediation of contaminants either in situ or ex situ. The treatment of a mixture of phenanthrene and benzene using two different tubular microbial fuel cells (MFCs) designed for either in situ and ex situ applications in aqueous systems was investigated over long operational periods (up to 155 days). For in situ deployments, simultaneous removal of the petroleum hydrocarbons (>90% in term of degradation efficiency) and bromate, used as catholyte, (up to 79%) with concomitant biogenic electricity generation (peak power density up to 6.75 mWm−2) were obtained at a hydraulic retention time (HRT) of 10 days. The tubular MFC could be operated successfully at copiotrophic (100 ppm phenanthrene, 2000 ppm benzene at HRT 30 days) and oligotrophic (phenanthrene and benzene, 50 ppb each, HRT 10 days) substrate conditions suggesting its effectiveness and robustness at extreme substrate concentrations in anoxic environments. In the MFC designed for ex situ deployments, optimum MFC performance was obtained at HRT of 30 h giving COD removal and maximum power output of approximately 77% and 6.75 mWm−2 respectively. The MFC exhibited the ability to resist organic shock loadings and could maintain stable MFC performance. Results of this study suggest the potential use of MFC technology for possible in situ/ex situ hydrocarbon-contaminated groundwater treatment or refinery effluents clean-up, even at extreme contaminant level conditions.

Adsorption Calorimetry for Energy Conversion Technologies: Applications in Organic Photovoltaics, Catalysis, and Atomic Layer Deposition

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-07

Three essays in labor economics and applied econometrics

Méthodologie:Cadre conceptuel: Principal-agent

A Comparison of Geo-tagging in Mobile Internet Browsing Applications on iOS and Android.

Nowadays there is almost no crime committed without a trace of digital evidence, and since the advanced functionality of mobile devices today can be exploited to assist in crime, the need for mobile forensics is imperative. Many of the mobile applications available today, including internet browsers, will request the user’s permission to access their current location when in use. This geolocation data is subsequently stored and managed by that application's underlying database files. If recovered from a device during a forensic investigation, such GPS evidence and track points could hold major evidentiary value for a case. The aim of this paper is to examine and compare to what extent geolocation data is available from the iOS and Android operating systems. We focus particularly on geolocation data recovered from internet browsing applications, comparing the native Safari and Browser apps with Google Chrome, downloaded on to both platforms. All browsers were used over a period of several days at various locations to generate comparable test data for analysis. Results show considerable differences not only in the storage locations and formats, but also in the amount of geolocation data stored by different browsers and on different operating systems.

A (More) Livable Community: Community, Cooperative Economics, and Resistance At A Student Housing Cooperative In College Park

Radical thinkers and activists have put forth “building community” as a political alternative, but what does “building community” actually entail? This thesis examines how a student cohousing group in College Park builds community in a rapidly changing college town. The group was founded to help house low-income tenants in the face of increasingly unaffordable housing. I ask how the group creates organizational structures and personal relationships that give rise to alternative housing opportunities. I examine how community shapes, and is shaped by, features of cohousing such as democratic decision-making and cooperative economics. I give particular attention to tensions that occur within the cooperative due to faults in democratic decision-making, the ability to perform cooperative duties, and the demographic makeup of the cooperative. Finally, I ask what transformative features, if any, the community possesses in the face of the city’s development.

Magnetic Theory and Applications in the Naples Bay (Southern Tyrrhenian Sea, Italy): Magnetic Anomaly Fields and Relationships with Morpho-Structural Lineaments

Magnetic theory and application to a complex volcanic area located in Southern Italy are here discussed showing the example of the Gulf of Naples, located at Southern Italy Tyrrhenian margin. A magnetic anomaly map of the Gulf of Naples has been constructed aimed at highlighting new knowledge on geophysics and volcanology of this area of the Eastern Tyrrhenian margin, characterized by a complex geophysical setting, strongly depending on sea bottom topography. The theoretical aspects of marine magnetometry and multibeam bathymetry have been discussed. Magnetic data processing included the correction of the data for the diurnal variation, the correction of the data for the offset and the leveling of the data as a function of the correction at the cross-points of the navigation lines. Multibeam and single-beam bathymetric data processing has been considered. Magnetic anomaly fields in the Naples Bay have been discussed through a detailed geological interpretation and correlated with main morpho-structural features recognized through morphobathymetric interpretation. Details of magnetic anomalies have been selected, represented and correlated with significant seismic profiles, recorded on the same navigation lines of magnetometry. They include the continental shelf offshore the Somma-Vesuvius volcanic complex, the outer shelf of the Gulf of Pozzuoli offshore the Phlegrean Fields volcanic complex, the relict volcanic banks of Pentapalummo, Nisida and Miseno, the Gaia volcanic bank on the Naples slope, the western slope of the Dohrn canyon, the Magnaghi canyon’s head and the magnetic anomalies among the Ischia and Procida islands.

Using importance-satisfaction analysis in evaluating student satisfaction: a case study of economics and administration Faculty of Qafqaz University

Education is one of the main industries in the world, which needs to focus more than other types of industries. As Mandela said, “Education is the most powerful weapon, which you can use to change the world” (www.brainyquote.com). Global economic recession era put serious pressure on private Higher Education Institutions (HEI), which resulted as decrease in the university spending`s budget. Therefore, HEI forced to develop more competitive ways to find new financial resources for rapid technological and organizational changes (Savsar, 2012). Students are the motive of being of Higher Education. The aim of this study is to implement İmportance-Satisfaction Analysis (IPA) matrix to evaluate the student`s satisfaction and assess importance of different attributes in terms of student`s perception. The students that participated in this study enrolled in the present academic year, 2015/2016, in the Economics and Administration Faculty-Qafqaz University. In order to perform study, survey method applied to collect the data and number of received valid questionnaire were 266. Questionnaire used to collect demographic information of students, identify importance given to each attribute and satisfaction degree of each attribute. Descriptive analysis used to identify profile of respondents, also find satisfaction and importance degree for each attributes. To evaluate differences between groups, built association between variables, find relation between variables and answering to the research hypothesis inferential analysis applied. Moreover, IPA matrix was been used to explore the attributes that needs improvement that perceived as attributes that are more important for the students. The result showed that generally students are satisfied with service quality offered by HEI-on sample of the Qafqaz University. In addition, research found that there are no differences in overall satisfaction and importance by department, gender, academic year and grade point average. IPA matrix highlighted the main attributes, which performs well, namely Academic Services and Teaching aspects, and in another hand needs to concentrate in Undergraduate program and External Relations. In addition, research found that loyalty of students is very low and there is a negative correlation between loyalty and satisfaction.

Development of Imaging Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biological and Clinically Relevant Applications

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur.

Studies on terpenes solubility in water and deep eutectic solvents diagrams for biomedical applications

The main objectives of this work are the measurement of terpenes solubility in water at different temperatures, and the formulation of Deep Eutectic Solvents based on choline chloride and polycarboxylic acids, that can be used as hydrotropes of aqueous solutions in terpenes, replacing conventional organic solvents. In this work a new experimental methodology was implemented, using dialysis membranes, for the measurement of terpenes solubility in water. Concerning the deep eutectic diagrams formulation, the determination of the melting points of the eutectic mixtures was performed using a visual method. The method used for determining solubilities was previously validated using a well-studied model compound, toluene. The experimental results of terpenes solubilities in water resulted in a very satisfactory coefficients of variation, always below 6%. The experimental solubility data were analysed and the temperature dependence is also studied in a thermodynamic perspective. The compound with the largest solubility dependence with the temperature is geraniol, while thymol presents the smallest. The phase diagrams of DES formulated were quite satisfactory, presenting always eutectic points below to 373.15 K. For some compositions, the systems composed by choline chloride and lactic, or malonic, or myristic acid were liquid at room temperature. In the case of monocarboxylic acids, eutectic is formed at 60% mol of the acid, to dicarboxylic acid is formed at 50% mol of the acid and for tricarboxylic acid these point is formed at 30% mol of the acid. In the future, it will be important to study the effect of DES as hydrotropes in aqueous solutions of terpenes. Furthermore, it would be interesting to study more terpenes in order to assess the effect of the size of the alkyl chain and the structures of the compounds.

Advanced Analytical Microscopy at the Nanoscale: Applications in Wide Bandgap and Solid Oxide Fuel Cell Materials

The atomic-level structure and chemistry of materials ultimately dictate their observed macroscopic properties and behavior. As such, an intimate understanding of these characteristics allows for better materials engineering and improvements in the resulting devices. In our work, two material systems were investigated using advanced electron and ion microscopy techniques, relating the measured nanoscale traits to overall device performance. First, transmission electron microscopy and electron energy loss spectroscopy (TEM-EELS) were used to analyze interfacial states at the semiconductor/oxide interface in wide bandgap SiC microelectronics. This interface contains defects that significantly diminish SiC device performance, and their fundamental nature remains generally unresolved. The impacts of various microfabrication techniques were explored, examining both current commercial and next-generation processing strategies. In further investigations, machine learning techniques were applied to the EELS data, revealing previously hidden Si, C, and O bonding states at the interface, which help explain the origins of mobility enhancement in SiC devices. Finally, the impacts of SiC bias temperature stressing on the interfacial region were explored. In the second system, focused ion beam/scanning electron microscopy (FIB/SEM) was used to reconstruct 3D models of solid oxide fuel cell (SOFC) cathodes. Since the specific degradation mechanisms of SOFC cathodes are poorly understood, FIB/SEM and TEM were used to analyze and quantify changes in the microstructure during performance degradation. Novel strategies for microstructure calculation from FIB-nanotomography data were developed and applied to LSM-YSZ and LSCF-GDC composite cathodes, aged with environmental contaminants to promote degradation. In LSM-YSZ, migration of both La and Mn cations to the grain boundaries of YSZ was observed using TEM-EELS. Few substantial changes however, were observed in the overall microstructure of the cells, correlating with a lack of performance degradation induced by the H2O. Using similar strategies, a series of LSCF-GDC cathodes were analyzed, aged in H2O, CO2, and Cr-vapor environments. FIB/SEM observation revealed considerable formation of secondary phases within these cathodes, and quantifiable modifications of the microstructure. In particular, Cr-poisoning was observed to cause substantial byproduct formation, which was correlated with drastic reductions in cell performance.

Thematic patterning in English and Spanish: contrastive annotation of a bilingual newspaper corpus for liguistic and computational applications

Thematization is recognized as a fundamental phenomenon in the construction of messages and texts by di erent linguistic schools. This location within a text privileges the elements that guide the reader in the orientation and interpretation of discourse at di erent levels. Thematizing a linguistic unit by locating it in the rst-initial position of a clause, paragraph, or text, confers upon it a special status: a signal of the organizational strategy which characterizes di erent text types playing a role as a variable in the distinction of registers, text types and genres. However, in spite of the importance of the study of thematization for message and textual structuring, to date there are no linguistic studies that have undertook the task of validating its aspects in a comparative manner, either for linguistic or computational purposes. This study, therefore, lls a research gap by implementing a methodology based on contrastive corpus annotation, which allows to empirically validate aspects of the phenomenon of Thematization in English and Spanish, it also seeks to develop a bilingual English-Spanish comparable corpus of newspaper texts automatically annotated with thematic features at clausal and discourse levels. The empirically validated categories (Thematic Field and its elements: Textual Theme, Interpersonal Theme, PreHead and Head) are used to annotate a larger corpus of three newspaper genres news reports, editorials and letters to the editor in terms of thematic choices. This characterization, reveals interesting results, such as the use of genre-speci c strategies in thematic position. In addition, the thesis investigates the possibility to automate the annotation of thematic features in the bilingual corpus through the development of a set of JAVA rules implemented in GATE. It also shows the e cacy of this method in comparison with the manual annotation results...